水下非圓截面柱殼振動與聲輻射特性研究

《水下非圓截面柱殼振動與聲輻射特性研究》是依託華中科技大學，由朱翔擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水下非圓截面柱殼振動與聲輻射特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱翔
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

圓柱殼結構在船舶與海洋工程中套用廣泛，對其靜動態特性的研究多是基於理想圓柱殼模型來開展,研究已較為成熟。但是非圓截面柱殼在水下結構中也有較多的套用，且理想圓柱殼在實際加工製造過程會也會產生截面偏差，然而有關水下非圓截面柱殼聲振特性的研究至今仍相當匱乏。本研究即以水下橢圓柱殼和偏心圓柱殼等典型非圓截面柱殼為研究對象，採用理論分析、數值仿真和模型試驗等手段分析水下非圓截面柱殼與聲場耦合的振動與聲學特性，探討非圓截面柱殼的聲振耦合特性與理想圓柱殼間的差異，揭示非圓截面的特徵參數與其振動和聲輻射之間的內在物理聯繫，為水下非圓截面柱殼的振動與噪聲控制提供理論依據。通過本項目研究，在理論上建立起典型非圓截面柱殼的聲振模型，進一步豐富水下柱殼結構的聲振研究體系；同時研究成果也可用於指導水下典型非圓截面柱殼的結構聲學設計和用於評估圓柱殼的製造偏差對聲學性能的影響。項目研究具有重要的理論意義和工程套用價值。

結題摘要

水下圓柱殼結構在船舶與海洋工程中套用廣泛，對其靜動態特性的研究多是基於理想圓柱殼模型來開展,研究已較為成熟。但是非圓截面柱殼在水下結構中也有較多的套用，同時，理想圓柱殼在實際加工製造過程會也會產生截面偏差，有關水下非圓截面柱殼聲振特性的研究相當匱乏。 本研究以水下橢圓柱殼和偏心圓柱殼等典型非圓截面柱殼為研究對象，採用理論分析、數值仿真和模型試驗等手段系統地開展了水下非圓截面柱殼的振動與聲輻射研究工作。 針對（加肋）橢圓柱殼，基於Flügge殼體理論，將橢圓柱殼位移以雙Fourier級數的形式展開，橢圓周向曲率半徑表示為無量綱化周向弧長坐標的函式。通過級數變換法、傳遞矩陣法等方法，考慮流場對橢圓柱殼聲振特性的影響，建立了橢圓柱殼-流場耦合系統理論模型。系統研究了靜壓下橢圓柱殼振動、功率流及聲輻射特性，並分析了橢圓度等殼體參數以及靜壓對橢圓柱殼聲振特性的影響。提出了基於內壓下橢圓柱殼固有頻率與靜水壓力的關係來預報其彈性失穩臨界壓力的新方法。開展了橢圓柱殼聲振特性的試驗研究，通過試驗，進一步驗證了本文理論模型和求解方法的正確性。 系統研究了真空中、流場中及靜壓下偏心柱殼的自由振動、功率流及聲輻射特性。根據偏心柱殼截面幾何特性，將偏心柱殼轉化為周向變厚度圓柱殼。基於波傳播法，將殼體位移以雙Fourier級數形式展開，周向厚度表示為關於周向弧度的三角函式形式，通過級數變換，建立偏心柱殼的聲振理論模型。得出偏心率等相關參數對偏心柱殼聲振特性的影響規律。提出了基於內壓下偏心柱殼固有頻率特性來預報其彈性失穩臨界壓力的方法。 通過本項目研究，在理論上建立起典型非圓截面柱殼的聲振模型，進一步豐富水下柱殼結構的聲振研究體系；揭示了非圓截面的特徵參數與其聲振特性之間的內在物理聯繫，研究成果可用於指導水下典型非圓截面柱殼的結構聲學設計和用於評估圓柱殼的製造偏差對聲學性能的影響。項目研究具有重要的理論意義和工程套用價值。